石油鉆井井控技術應用研究

劉建華 肖 健 王文朋 陳祖國

中國石油集團渤海鉆探工程公司第一鉆井工程分公司 天津 300280

在石油鉆井施工過程中，采用井控技術能夠有效地避免溢流或井噴失控導致的惡性事件，通過對井控技術和設備的合理應用，能夠降低石油開采過程中的安全風險，確保石油鉆井工程的安全。

1 石油資源開采過程中的主要問題及相關原因

目前，我國很多區(qū)域的石油資源開采過程中由于受到多種因素的綜合影響，鉆井施工的井口出現溢流或井噴現象，這不僅造成石油資源的浪費，而且嚴重地影響了開采工程的施工進度。

導致石油資源開采過程中出現溢流或井噴現象的原因主要有以下幾方面。

1.1 鉆井液的密度較低

如果在鉆井過程中遇到壓力較高的地層，低密度鉆井液在工作過程中產生的壓力將會明顯低于高壓層的壓力，在壓力極其不對等的狀況下，鉆井施工就可能出現溢流或井噴事故。因此，在配置鉆井液的過程中，必須嚴格按照鉆井施工的標準要求進行，還要考慮不同地層鉆井液的性能狀況。此外，鉆井液在施工過程中極易受到來自石油資源或地下水壓等多種外界因素的影響，這些因素都有可能導致鉆井液出現密度下降的問題。為了確保鉆井施工全周期的質量，可以根據地層的不同狀況采用密度較高的鉆井液，避免高壓層帶來的威脅。

1.2 鉆井液的性能不合格

在石油開采的鉆井過程中，如果沒有考慮到鉆井液的性能問題，在鉆井過程中沒有及時調節(jié)鉆井液的粘稠度，就可能會導致鉆井液在工作過程中切力不足。除此之外，如果一味地提高鉆井液密度，還可能出現不均勻沉降的問題，從而嚴重影響開采進度以及施工過程的安全性。如果加重泥漿的過程中出現了沉降事故，還有可能會影響到鉆井液的密度，導致鉆井液在應用過程中密度持續(xù)下降。這時，整個鉆探工程的鉆井液切力也會隨之下降，導致之前鉆井過程中建立起的壓力平衡狀態(tài)被打破，在壓力不平衡的趨勢作用下已經出現在地層的流體將會重新回到井內。一旦面臨這種問題就需要進行二次返工，導致鉆井施工的整體周期被嚴重拖延[2]。

1.3 施工人員綜合素質的問題

我國石油資源開采建設在不斷的發(fā)展過程中，相關的開采技術突飛猛進，但是部分施工人員缺乏對新型技術及相關設備的深入了解，自身的專業(yè)素養(yǎng)無法與時俱進，這也導致施工過程中出現因不合理應用設備，及施工流程不合理出現的鉆井事故[1]。

1.4 井控設備的功能性失效

井控設備的功能性失效也可能會導致溢流或井噴事故。井控設備在應用的過程中有可能會出現大面積的裂紋等其他損傷，除此之外，必須檢測井控設備的密封位置，確認密封性是否良好。如果密封部件出現損壞，就可能會導致內部鉆井液密封失效，從而在鉆井過程中引發(fā)溢流或井噴現象[2]。井控設備在應用的過程中還可能會出現由于老化問題帶來的變形或裂縫，尤其是設備的閘板連接槽之間，很可能會存在裂紋，可能導致井控設備在使用過程中出現嚴重的損壞或變形，使鎖緊軸無法正常開啟或開啟困難。

2 石油開采鉆井施工中井控技術的應用

2.1 注意加重材料的配置及儲備工作

在鉆井施工過程中，加重材料的使用性能及質量會直接關系到鉆井施工的安全性能。對于不同深度的鉆井需要使用不同重量的加重材料。

而在加重材料制備的過程中，必須嚴格控制加重過程中的鉆井液密度，由于加重材料需要再循環(huán)使用，過后密度可能會有所降低。因此，還需要在二次循環(huán)后再加重提高鉆井液密度。在鉆井施工過程中，需要在井場準備數量較多的重漿，避免發(fā)生突發(fā)現象。除此之外，還要注重對加重材料的保存及防護，避免在存儲過程中受到外界濕氣影響，出現結塊狀況[3]。

2.2 注重控制鉆井液的性能

如果在鉆井過程中沒有對鉆井液的密度及質量進行控制，就可能導致鉆井液的切力不足從而拖延施工周期。尤其是已經出現了溢流狀況時，必須要注重對鉆井液密度的控制，確保鉆井液性能的提升。同時，還可以提升鉆井液的粘稠度，幫助鉆井液提升切力，確保鉆井液在井筒中的懸浮力，不會導致鉆井液受到密度影響直接沉降，從而影響到施工效率[4]。

2.3 打開油層時的井控技術應用

即將打開油層時，必須要嚴格控制施工工藝，尤其要注重泥漿的加重比例問題。在油層開啟之前，必須要做好充足的準備工作，準備工作需要在油層打開之前100～150m 的位置開始進行。這只需要將泥漿重復循環(huán)利用，同時檢查泥漿在應用過程中的密度及整體數量，確保泥漿的各項應用性能及檢測指標都符合施工標準要求。而在油層緩慢開啟的過程中，必須要時刻關注泥漿性能及用量的變化，通過實時動態(tài)的監(jiān)測，及時地對泥漿在使用過程中出現的數量變化以及性能變化進行調整。一旦發(fā)現異常，應該停止鉆開油氣層，對泥漿進行重復檢測。如果在油層開啟的過程中，已經出現了溢流或井噴現象，需要停止采用泥漿進行循環(huán)施工。這是由于泥漿循環(huán)施工的過程中，可能會導致大量已經出現在地層的流體物質重新回到井眼中，使后續(xù)的石油開采工作難度較大[5]。

2.4 井控設備應用

井控設備包含了井口裝置、控制裝置、井控管線、井下管柱內防噴工具、地面加壓，以及其他輔助設備、監(jiān)測儀表設備、鉆井液加重灌注設備、井噴失控處理設備等。在鉆井工程中，井控設備中的監(jiān)測設備能夠及時地預判易流或井噴事故，通過監(jiān)測井下氣壓異常狀況，發(fā)現井噴預兆，然后采取相應的控制措施。如果已經發(fā)生井噴或一流現象，井控設備需要被迅速控制，并且做到迅速關井，防止溢流再次發(fā)生。除此之外，井控設備可以在鉆井過程中實施壓井工作，將井內壓力控制在平衡狀態(tài)，如果發(fā)生油氣井失控的狀況，還可以快速進行滅火處理。

3 結語

綜上所述，在石油開采鉆井工作中，為了確保鉆井工程的井控安全及施工質量，必須采用科學有效的鉆井井控技術，強化對鉆井施工過程中鉆井液密度的控制，以及對鉆井材料的制備工作，從而有效避免鉆井過程中出現井噴或溢流現象，提升石油鉆井工程的安全質量。